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熱型連鑄CuAlNi形狀記憶合金線材的組織與力學性能

發(fā)布人:上海艾荔艾金屬材料有限公司bt990.com.cn 更新時間:2015-05-29
以塑性很低的CuAlNi形狀記憶合金為研究對象,采用自制熱型連鑄設備制取合金線材,初步研究其制備工藝及合金的組織和性能。

CuAlNi形狀記憶合金因其價格低廉,具有良好的時效穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和高溫形狀記憶效應等優(yōu)點而備受關注。但是作為一種實用性材料,該合金仍存在許多有待改進的問題,如塑性低、易發(fā)生沿晶斷裂,加工很困難,冷熱循環(huán)疲勞性低等,這些缺點嚴重阻礙了Cu-Al-Ni形狀記憶合金的廣泛應用。熱型連鑄技術是一種將定向凝固與連續(xù)鑄造技術相結(jié)合的材料近凈成型技術,它將傳統(tǒng)連續(xù)鑄造中的冷型改為加熱鑄型,形成單向凝固的條件,通過優(yōu)化工藝參數(shù),控制固-液界面,促進競爭生長,從而獲得單向凝固的柱狀晶或單晶鑄錠。使用該技術不僅可以制備出質(zhì)量良好的銅、鋁等純金屬單晶線材,還可以制得組織沿軸向定向排列的合金線材。因此,利用熱型連鑄技術制備Cu-Al-Ni形狀記憶合金,對合金的加工性能、記憶性能等有很大提高。本文以塑性很低的CuAlNi形狀記憶合金為研究對象,采用自制熱型連鑄設備制取合金線材,初步研究其制備工藝及合金的組織和性能。

根據(jù)CuAlNi三元合金相圖,將純度為99.9%的電解銅、99.9%的鎳絲、99.9%的鋁錠,按照Cu、AlNi的質(zhì)量分數(shù)分別為81.8%、14%4.2%配比,經(jīng)真空熔煉,澆注成錠。熱型連鑄時,將真空熔煉所得合金錠加工成Φ30mm×50mm,裝入坩堝,通入氮氣保護,開啟冷卻水。等合金熔化后,在合適的工藝參數(shù)配比下,開動牽引機構,將引晶絲緩慢拉出,帶出合金,實現(xiàn)連續(xù)鑄造,即可獲得CuAlNi合金線材。本文制備的線材直徑為2.6mm。
鑄型溫度11001150℃、連鑄速度為3080mm/min、冷卻距離為15mm、冷卻水量為60L/h時,可制備出表面質(zhì)量良好的CuAlNi合金線材。連鑄速度對CuAlNi合金線材的組織和性能有決定性影響,在較高的連鑄速度時,合金的共析轉(zhuǎn)變被抑制,發(fā)生馬氏體相變,制備的線材具有形狀效應。熱型連鑄技術制備的CuAlNi形狀記憶合金線材的抗拉強度為288MPa,斷后伸長率為9.43%。

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